제안된 지향성 펜슬빔 안테나는 절곡된 타원 도체평판을 갖는 도파관 급전부와 포물형 곡면 반사판으로 구성되어 있다. 반사판 뒤에서 삽입된 급전 도파관의 종단 부근 광벽에 위치한 두 개의 사각형 개구는 반사판 초점에 위치하며, 절곡된 타원 평판으로 전자파 에너지를 방출시킨다. 이 평판은 전자파 에너지를 일차 반사시키며, 주 반사판을 향하도록 설계되어 있다. 도파관 종단에 위치한 두 사각형 개구는 안테나 시스템의 임피던스정합을 위해서 안쪽으로 돌출된 탭을 가지는데, 탭의 형태는 잘려진 타원형이다. 제안된 포물형 반사판 안테나의 반사판의 직경은 400 mm, 촛점은 134.23 mm 이며, 사용 중심주파수 16.5 GHz에서 안테나이득은 33.68 dBi, 3 dB 빔폭은 $3.3^{\circ}$, 반사손실 -15 dB 사용대역폭은 1.0 GHz 이상이 되도록 설계하여, HFSS-IE를 사용하여 검증하였다.
제안된 지향성 펜슬빔 안테나는 절곡된 타원 도체평판을 갖는 도파관 급전부와 포물형 곡면 반사판으로 구성되어 있다. 반사판 뒤에서 삽입된 급전 도파관의 종단 부근 광벽에 위치한 두 개의 사각형 개구는 반사판 초점에 위치하며, 절곡된 타원 평판으로 전자파 에너지를 방출시킨다. 이 평판은 전자파 에너지를 일차 반사시키며, 주 반사판을 향하도록 설계되어 있다. 도파관 종단에 위치한 두 사각형 개구는 안테나 시스템의 임피던스 정합을 위해서 안쪽으로 돌출된 탭을 가지는데, 탭의 형태는 잘려진 타원형이다. 제안된 포물형 반사판 안테나의 반사판의 직경은 400 mm, 촛점은 134.23 mm 이며, 사용 중심주파수 16.5 GHz에서 안테나이득은 33.68 dBi, 3 dB 빔폭은 $3.3^{\circ}$, 반사손실 -15 dB 사용대역폭은 1.0 GHz 이상이 되도록 설계하여, HFSS-IE를 사용하여 검증하였다.
The proposed directional pencil beam antenna consists of a waveguide feeder with bended elliptical conductor plate feed and a parabolic curved reflector. Two rectangular apertures located at the broad wall near the end of the feed waveguide inserted from behind the reflector are located at the focus...
The proposed directional pencil beam antenna consists of a waveguide feeder with bended elliptical conductor plate feed and a parabolic curved reflector. Two rectangular apertures located at the broad wall near the end of the feed waveguide inserted from behind the reflector are located at the focus of the reflector and emit electromagnetic energy with bended elliptical conductor plate. This plate is designed to reflect electromagnetic energy primarily and to face the main reflector. The two rectangular apertures located at the waveguide end have inwardly protruding tabs for impedance matching of the antenna system, the shape of the tabs is a truncated oval. The proposed parabolic reflector antenna has a diameter of 400 mm and a focal length of 134.23 mm. The antenna gain is 33.68 dBi at the center frequency of 16.5 GHz, the beam width is $3.3^{\circ}$ and the reflection loss is -15 dB. Using the HFSS-IE, simulation results are performed to validate the proposed antennas.
The proposed directional pencil beam antenna consists of a waveguide feeder with bended elliptical conductor plate feed and a parabolic curved reflector. Two rectangular apertures located at the broad wall near the end of the feed waveguide inserted from behind the reflector are located at the focus of the reflector and emit electromagnetic energy with bended elliptical conductor plate. This plate is designed to reflect electromagnetic energy primarily and to face the main reflector. The two rectangular apertures located at the waveguide end have inwardly protruding tabs for impedance matching of the antenna system, the shape of the tabs is a truncated oval. The proposed parabolic reflector antenna has a diameter of 400 mm and a focal length of 134.23 mm. The antenna gain is 33.68 dBi at the center frequency of 16.5 GHz, the beam width is $3.3^{\circ}$ and the reflection loss is -15 dB. Using the HFSS-IE, simulation results are performed to validate the proposed antennas.
본 논문은 포물형 반사판 안테나에서 타원형의 정합용 탭을 갖는 도파관에 의해 자체 지지되는 절곡된 타원형 평판 급전부를 제안하고자 한다. 이 급전부 설계의 적합함을 검증하기 위해서 포물형 반사판안테나의 도체 반사판은 직경 400 mm, 촛점 134.
제안 방법
본 논문에서는 포물형 반사판 안테나의 급전혼을 지지하는 구조물을 제거하기 위하여 절곡된 타원형 평판 급전부를 도입하였으며, 급전부의 종단에 두 개의 개구를 내어서 전자파 에너지가 분출되어 절곡된 타원형 평판에서 반사되어 포물형 반사판에 입사되도록 하였다. 이때 절곡된 타원형 평판을 지지하는 도파관에서 반사손실을 개선하기 위해서 타원형의 정합 탭을 적용하였으며, Ansys사 HFSS로 모의실험한 결과 –15 dB 이하 반사손실 대역폭은 12.
본 논문은 포물형 반사판 안테나에서 타원형의 정합용 탭을 갖는 도파관에 의해 자체 지지되는 절곡된 타원형 평판 급전부를 제안하고자 한다. 이 급전부 설계의 적합함을 검증하기 위해서 포물형 반사판안테나의 도체 반사판은 직경 400 mm, 촛점 134.23 mm 이며, 이 반사판의 초점 근처에 급전부의 절곡된 타원형 평판을 위치시키고, 중심주파수 16.5 GHz, 대역 1GHz에서 안테나 이득 33 dBi, 3 dB 빔폭 3.3°, 반사손실 최소 15dB의 성능을 갖는 파라볼라 안테나를 설계하여 상용 Full wave EM 해석 툴인 Ansys사의 HFSS-IE[11]를 사용하여 검증하였다.
대상 데이터
그림 7에 도시된 바와 같이 본 논문에 적용된 반사판의 직경은 400.0 mm, 깊이는 74.5 mm, 초점은 134.23 mm 이다. 초점을 좌표계의 중심과 일치시키며, 이 지점에 절곡된 타원형 평판 중심을 위치시킨다.
중심주파수 16.5GHz에서 안테나 시스템에 사용된 도파관의 내부 폭 a는 12.594 mm, 높이 b는 5 mm이며, 두께 d는 1.0 mm이며, 도파관 길이 lw는 실제포물형 곡면의 초점 길이 F인 134.23 mm 보다 커야 하지만 급전부 설계를 위한 모의실험에서는 길이를 50.0 mm로 채택하였다. 도파관 종단의 두 개구는 종단으로부터 1.
성능/효과
본 논문에서는 포물형 반사판 안테나의 급전혼을 지지하는 구조물을 제거하기 위하여 절곡된 타원형 평판 급전부를 도입하였으며, 급전부의 종단에 두 개의 개구를 내어서 전자파 에너지가 분출되어 절곡된 타원형 평판에서 반사되어 포물형 반사판에 입사되도록 하였다. 이때 절곡된 타원형 평판을 지지하는 도파관에서 반사손실을 개선하기 위해서 타원형의 정합 탭을 적용하였으며, Ansys사 HFSS로 모의실험한 결과 –15 dB 이하 반사손실 대역폭은 12.5 GHz에서 20GHz이상까지로 광대역 특성을 나타냈다. 제안된 절곡된 타원형 평판 급전부를 포물형 반사판 안테나의 반사판 직경 400 mm, 반사판 깊이 74.
5 GHz에서 20GHz이상까지로 광대역 특성을 나타냈다. 제안된 절곡된 타원형 평판 급전부를 포물형 반사판 안테나의 반사판 직경 400 mm, 반사판 깊이 74.5 mm, 초점 134.23 mm 적용하여 모의실험한 결과 안테나 이득 33.68 dBi이며, E-면 3 dB 빔폭은 약 3°이며, 첫 번째 부엽준위는 25.80 dB이다. 그리고 H-면 3 dB 빔폭은 약 3.
후속연구
향후 과제는 개구에 이물질 방지 테프론 테이프가 적용된 상태에서 반사손실 특성을 개선하며, E-면 복사패턴에서 급전부의 위상 중심을 고려하여 주엽 숄더를 최소화하도록 설계 제작한 후 실험된 결과와 비교 검토하고자 한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
지향성 마이크로파 안테나의 역할은 무엇인가?
지향성 마이크로파 안테나는 추적용 레이더 시스템 및 위성 방송, 통신, 감시 용 등에서 사용할 수 있도록 특별히 채택되어진 펜슬 빔 패턴을 제공한다. 특히 레이더 및 위성에서 사용하는 안테나는 통상적으로 고해상도를 달성하기 위해 상대적으로 높은 이득과 좁은 빔폭을 채택하도록 되어 있다.
포물형 반사판을 이용한 안테나의 단점은 무엇인가?
안테나 시스템은 포물형 반사판에서 얻어진 에너지가 포물형 반사판 개구면에서 위상차 없이 테이퍼링 분포되어 주어진 방위각과 고각 방향으로 펜슬 빔(Pencil beam)을 생성한다. 이러한 안테나는 고지향성 및 고이득 특성을 나타내고 있으나 급전 혼을 지지하는 삼각 또는 사각 구조물을 별도로 만들어 사용해야 하는 단점을 가지며, 또한 급전 혼이 있는 지점까지 케이블 또는 도파관을 연결해야 하며 이러한 구조물은 반사판 개구면의 전자파 에너지를 차단하여 원거리 빔 패턴이 원치 않는 부엽준위 증가 같은 문제점이 나타난다[1-3].
마이크로파 반사경 안테나 시스템은 어떻게 구성되는가?
고이득과 좁은 빔폭을 갖는 펜슬 빔 패턴의 가장 일반적인 형태는 마이크로파 반사경 안테나 시스템이며 그림 1(a)와 같이 포물형 반사판과 반사판의 초점에 위치한 원형 또는 피라미달(Pyramidal) 급전 혼으로 구성되어 있다. 안테나 시스템은 포물형 반사판에서 얻어진 에너지가 포물형 반사판 개구면에서 위상차 없이 테이퍼링 분포되어 주어진 방위각과 고각 방향으로 펜슬 빔(Pencil beam)을 생성한다.
참고문헌 (14)
T. A. Milligan, Modern Antenna Design. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, 2005.
J. W. M. Baars, The Paraboloidal Reflector Antenna in Radio Astronomy and Communication. New York : Springer Science, 2007.
Elite Antennas, Wideband Antenna for Jamming and Surveillance : Model EW 7-18 / 90436, Nov, 2017.
mWAVE Industries, Parabolic Antenna : Model RPCR2-36-N, leaflet : ds036spcp-041117.doc.
A. Moldsvor, M. Raberger, and P. Kildal, "An efficient rectangular hat feed for linear polarization and low sidelobes," Digest of 1993 IEEE Antenna Propagation Int. Symp., Ann Arbor, USA, vol. 1, June, 1993, pp. 270-273.
J. Hansen, A. Kishk, P. Kildal, and O. Dahlsjo, "High performance reflector hat antenna with very low sidelobes for radio-link applications," Proc. 1995 IEEE Antenna Propagation Int. Symp., Newport Beach, California, USA " June, 1995, pp. 893-896.
J. Yang and P. Kildal, "FDTD design of a Chinese hat feed for shallow mm-wave reflector antennas," Proc. of 1998 IEEE Antenna Propagation Int. Symp., Atlanta, USA, June, 1998, pp. 2046-2049.
M. Yousefnia, A. Pirhadi, and M. Hakkak, "Analysis and design of parabolic hat feed antenna", Proceedings of 2005 IEEE Antenna Propagation Int. Symp., vol. 3A, Washington, DC, USA, July, 2005. pp. 650- 653.
E. Ekmekci and G. Sayan, "A Novel dual-band metamaterial structure," Progress in Electromagnetics Research Symp. Moscow, Russia, Aug., 2009, pp. 87-90.
C. Cutler, "Directional microwave antenna," United States Patent, no. 2422184, June 17, 1947.
J. Yoon, D. Im, D. Lee, and C. Park, "Design of VHF Antenna for Marin Communication," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 9, no. 5, 2014, pp. 567-574.
J. Hong, B. Kim, and H. Son, "Fabrication of CSLR-loaded Inset Fed Patch Antenna with a Conducting Reflector," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 11, no. 11, 2016, pp. 1047-1052.
Y. Park, "Study on the Array Type Antenna of 1.8GHz," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 11, no. 10, 2016, pp. 929-934.
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